随着水利工程建设的不断发展,小型水库在防洪减灾、农业灌溉等方面发挥着重要作用。然而,由于小型水库普遍存在点多分散、位置偏僻、交通不便等特点,传统的人工管理方式已难以满足现代化管理需求。为此,星创易联推出了针对小型水库的智能化监测解决方案,实现水库的远程监控和科学管理。

一、系统概述

本方案采用”感知层+传输层+应用层”的三层架构设计,通过布设各类自动化监测设备,构建起完整的水库智能化监测体系。在感知层,系统部署了水位计、雨量计、渗压计等多种监测传感器,实时采集水库运行数据。水位监测采用先进的雷达式或气泡式水位计,确保测量精度达到±1cm;降雨量监测选用分辨率0.5mm的翻斗式雨量计;渗压监测采用高精度渗压计和测压管相结合的方式,实时掌握大坝浸润线变化。同时配备高清网络摄像机,对水库重要部位进行全天候视频监控。
在传输层,系统采用GPRS/4G无线通信作为主要传输方式,并配备北斗卫星通信作为备份通道,形成双重保障的数据传输网络。现场数据通过DTU设备进行实时传输,确保监测数据及时、可靠地传送至监控中心。应用层采用B/S架构设计的监控管理平台,具备实时监测、历史查询、统计分析、预警管理等功能。平台支持Web端和移动端访问,管理人员可随时随地查看监测数据,及时掌握水库运行状态。
系统通过多参数协同监测和智能分析,可实现对水位超限、降雨预警、渗流异常等多种险情的自动识别和预警,并通过短信、语音、APP推送等多种方式及时通知相关人员,全面保障水库运行安全。同时,系统具备数据存储、分析、展示等功能,可为水库管理决策提供有力的数据支持。

二、监测系统功能

1. 雨水情监测

系统通过科学布设各类自动化监测设备,全面掌握水库运行状态。在水位监测方面,采用先进的雷达式或气泡式水位计,测量精度可达到±1cm,实时监测水库水位变化。雷达水位计采用非接触式测量,避免了传统测量方式易受水流、漂浮物影响的缺点,同时具有安装维护方便、稳定性好等优势。气泡式水位计则通过测量吹气管内压力来实现水位测量,特别适用于水库迎水坡较缓的场景。

在降雨量监测方面,选用分辨率达0.5mm的翻斗式雨量计,确保降雨量数据采集的准确性。雨量计安装位置选择在周围20米范围内无高大建筑物和树木遮挡的开阔地带,保证降雨量数据的代表性。同时配备高清网络摄像机对水库重要部位进行全天候视频监控,摄像机采用高清晰度、宽动态、红外夜视等先进技术,可在各种光线条件下清晰捕捉水库运行状态。

通过水位计、雨量计、摄像机等设备的协同工作,系统可全面掌握水库水情变化,为防汛调度、安全管理提供可靠的数据支持。各类监测数据实时上传至监控中心,并具备自动分析、预警等功能,显著提升了水库管理的信息化、智能化水平。

2. 大坝安全监测
在大坝安全监测系统中,渗压和变形监测是两个核心环节。系统通过在大坝重要部位科学布设渗压计、测压管等监测设备,实时掌握大坝内部渗流状态。渗压监测设备主要包括高精度渗压计和测压管两种,其中渗压计采用先进的压力传感技术,测量精度可达0.1%FS,能够准确感知坝体内部水压力变化。测压管则通过在坝体内部预埋专用管道,结合水位测量装置,监测浸润线的动态变化。这些设备的数据通过数据采集器实时采集并传输至监控中心,形成完整的渗压监测网络。在大坝变形监测方面,系统采用先进的GNSS卫星定位技术,通过在坝体关键部位布设观测墩和接收设备,实现对大坝三维位移的高精度监测。GNSS监测系统采用静态差分定位方式,可实现毫米级的监测精度。

系统在大坝两岸设置基准站,在坝体表面布设多个监测点,通过卫星信号实时计算各监测点的空间位置变化,从而掌握大坝的整体变形趋势。监测数据经过采集后,通过4G无线网络实时传输至监控中心,系统采用智能算法对数据进行分析处理。通过建立大坝安全评价模型,系统可自动识别异常数据,并结合预设的预警阈值进行研判。当监测参数出现异常时,系统将立即发出预警信息,通过短信、APP推送等多种方式通知管理人员。同时,系统还具备数据可视化功能,可将监测数据以曲线、云图等多种形式直观展现,便于管理人员掌握大坝运行状态。

三、系统组成

– 水位监测:雷达水位计/气泡水位计、水位标尺
– 降雨监测:翻斗式雨量计、雨量筒
– 渗压监测:渗压计、测压管
– 渗流监测:量水堰、集排渗沟
– 形变监测:GNSS接收机、观测墩
– 视频监控:高清网络摄像机

2. 数据传输网络
采用GPRS/4G无线通信作为主要传输方式,并配备北斗卫星通信作为备份通道,确保数据传输的可靠性。现场设备采集的数据通过DTU设备进行无线传输,实现与监控中心的实时通信。

3. 监控管理平台
在大坝安全监测系统中,渗压和变形监测是两个核心环节。系统通过在大坝重要部位科学布设渗压计、测压管等监测设备,实时掌握大坝内部渗流状态。渗压监测设备主要包括高精度渗压计和测压管两种,其中渗压计采用先进的压力传感技术,测量精度可达0.1%FS,能够准确感知坝体内部水压力变化。测压管则通过在坝体内部预埋专用管道,结合水位测量装置,监测浸润线的动态变化。这些设备的数据通过数据采集器实时采集并传输至监控中心,形成完整的渗压监测网络。

在大坝变形监测方面,系统采用先进的GNSS卫星定位技术,通过在坝体关键部位布设观测墩和接收设备,实现对大坝三维位移的高精度监测。GNSS监测系统采用静态差分定位方式,可实现毫米级的监测精度。系统在大坝两岸设置基准站,在坝体表面布设多个监测点,通过卫星信号实时计算各监测点的空间位置变化,从而掌握大坝的整体变形趋势。
监测数据经过采集后,通过4G无线网络实时传输至监控中心,系统采用智能算法对数据进行分析处理。通过建立大坝安全评价模型,系统可自动识别异常数据,并结合预设的预警阈值进行研判。当监测参数出现异常时,系统将立即发出预警信息,通过短信、APP推送等多种方式通知管理人员。同时,系统还具备数据可视化功能,可将监测数据以曲线、云图等多种形式直观展现,便于管理人员掌握大坝运行状态。

四、系统特点

1. 智能化监测
系统实现了水库监测的全自动化,无需人工值守即可完成数据采集、传输和分析。通过智能算法,可自动识别异常数据,并及时发出预警信息。

2. 可靠性设计
– 采用工业级设备,确保长期稳定运行
– 双重通信保障,避免数据传输中断
– 设备具备防雷、防水等防护功能
– 支持断电续传,确保数据完整性

3. 预警功能完善
系统设置了多级预警阈值,当监测参数超过预警值时,可通过短信、语音、APP推送等多种方式发出预警信息,确保管理人员能够及时处置。

五、实施方案

1. 前期准备
– 现场勘察测量
– 设计方案编制
– 设备选型定制
– 施工队伍组织

2. 设备安装
– 基础工程施工
– 监测设备安装
– 通信设备部署
– 供电系统配置

3. 调试运行
– 设备单机调试
– 系统联调测试
– 人员培训交付
– 运行维护保障

六、运维服务

1. 日常维护
提供设备定期检查、数据校验、系统运行监控等服务,确保系统稳定运行。

2. 技术支持
配备专业技术团队,提供7×24小时故障响应服务,确保问题及时解决。

3. 升级优化
定期进行系统功能升级和性能优化,持续提升系统运行效果。

本方案通过先进的物联网技术和自动化监测手段,实现了小型水库的智能化监测和科学化管理,有效提升了水库安全运行水平。系统具有可靠性高、实用性强、经济性好等特点,可为水库管理部门提供全面的技术支持和数据保障。